一种小晶粒Y2O3陶瓷的制备方法技术

一种小晶粒Y2O3陶瓷的制备方法，首先合成高活性纳米Y2O3粉体，然后通过低温预烧和热等静压烧结手段获得小晶粒的Y2O3陶瓷。与传统工艺获得的Y2O3陶瓷相比，本发明专利技术制备的小晶粒Y2O3陶瓷平均晶粒尺寸约为1μm，抗弯强度可以到达247MPa，在高速飞行红外窗口材料领域表现出更好的适用性。

A preparation method of small grain Y2O3 ceramics

A preparation method of small grain Y2O3 ceramics is introduced. Firstly, high activity nano Y2O3 powder is synthesized, and then small grain Y2O3 ceramics are obtained through low temperature preheating and hot isostatic pressing sintering. Compared with the Y2O3 ceramics obtained by the traditional process, the average grain size of the small grain Y2O3 ceramics prepared by the invention is about 1 m, and the bending strength can reach 247MPa. It shows better applicability in the field of high-speed flying infrared window materials.

【技术实现步骤摘要】
一种小晶粒Y2O3陶瓷的制备方法
本专利技术涉及陶瓷领域，更具体地说，涉及一种小晶粒Y2O3陶瓷的制备方法。
技术介绍
在现代高科技战争中，高速武器作战将体现精确打击、多手段突防以及灵活多用途等新特点。这就要求高速飞行器能够看得见、摸得准、打得着。由于空中目标体积较小，加上雷达隐身技术和干扰技术不断应用，红外热辐射成为其主要的信号暴露源；另外，显著的识别精度优势以及隐蔽性使得红外制导成为高速飞行器的重要制导方式。尤其是3-5μm中波红外制导系统具有结构简单、目标特征明显、以及信噪比高等优点，在越来越多的高速光电系统中获得应用。高速飞行器在穿越大气的过程中，由于高速而产生的气动热效应使得红外窗口的温度迅速上升而产生热应力，这对红外窗口材料的抗弯强度提出了新的挑战。红外窗口材料需要具有更高的抗弯强度才能保证在高速飞行时不会发生破裂。在常见的中波红外窗口材料中，Y2O3陶瓷由于具有透过光谱范围宽、红外辐射率低等显著优点，是一种在高速飞行领域很有前景的红外窗口材料。但是，传统方法获得的Y2O3陶瓷由于较大的晶粒尺寸，抗弯强度较低(<200MPa)，这严重限制了其在高速飞行红外窗口材料领域中的应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种小晶粒Y2O3陶瓷的制备方法，从而提高Y2O3陶瓷的抗弯强度，使Y2O3陶瓷在高速飞行红外窗口材料领域表现出更好的适用性。本专利技术的具体技术解决方案如下：一种小晶粒Y2O3陶瓷的制备方法，其特点在于，所述制备方法包括以下步骤：1)制备高活性纳米Y2O3粉体：a)将硝酸钇加入到去离子水中形成硝酸钇溶液，并进行加热搅拌直至溶剂挥发，得到粘稠胶状的含钇低聚物；b)将所述的含钇低聚物在空气条件下500-800℃进行煅烧，煅烧时间为2-5h，获得高活性纳米Y2O3粉体；c)对获得的纳米Y2O3粉体进行球磨和过筛处理提高粉体的分散性；2)将所述的纳米Y2O3粉体压片成所需形状及尺寸，获得陶瓷素坯；3)所述陶瓷素坯在空气条件下1300-1500℃，进行2-5h的煅烧，获得预烧结坯体；4)所述的预烧结陶瓷坯体在1300-1400℃，进行2-5h的热等静压处理，获得陶瓷样品；5)所述的陶瓷样品在空气条件下1000℃进行10h退火；6)对所述退火后的陶瓷样品进行双面抛光，获得小晶粒Y2O3陶瓷产品。本专利技术技术的效果：测试表明，本专利技术方法获得的Y2O3陶瓷具有较小的晶粒(～1μm)，抗弯强度可以达到247MPa，比传统工艺获得的Y2O3陶瓷的抗弯强度(<200MPa)有显著提升。本专利技术制备的小晶粒Y2O3陶瓷在高速飞行红外窗口材料领域表现出了更好的适用性。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。实施例1本专利技术方法制备小晶粒Y2O3陶瓷，方法如下：称取300g六水合硝酸钇加入到500ml去离子水中，在磁力搅拌器上80℃进行加热搅拌，直至原料全部溶于溶剂中得到无色透明的溶液；继续加热搅拌硝酸钇溶液直至溶剂挥发后获得粘稠胶状的含钇低聚物。将含钇低聚物放入氧化铝坩埚中于马弗炉中空气条件下600℃进行2h的煅烧获得高活性纳米Y2O3粉体。利用行星式球磨机对纳米Y2O3粉体进行48h的球磨然后过200目网筛获得高分散性纳米Y2O3粉体。称取35g纳米Y2O3粉体原料预压成50mm×70mm的方片，然后进行210MPa冷等静压处理获得陶瓷素坯；将陶瓷素坯在马弗炉中1350℃煅烧2h获得预烧结坯体；将预烧结陶瓷坯体放入热等静压炉中，加压至200Mpa，然后以5℃/min的升温速率升温至1350℃并在该温度下保温保压2h，最后以10℃/min的速率降温至室温获得陶瓷样品；将陶瓷样品在1000℃条件下进行10h的退火处理并进行双面抛光，获得厚度3mm小晶粒Y2O3陶瓷。对比例：传统真空烧结Y2O3陶瓷称取高纯度的Y2O3原料100g和烧结助剂ZrO25g，利用行星式球磨机对纳米Y2O3粉体进行48h的球磨然后过200目网筛获得高分散性Y2O3粉体原料。称取70gY2O3粉体原料预压成50mm×70mm的方片，然后进行210MPa冷等静压处理获得陶瓷素坯；陶瓷素坯采用真空钨丝炉进行烧结，真空烧结温度1800℃，保温时间10h，保温阶段的真空度在1*10-3Pa以下。将烧结后的陶瓷在1000℃条件下进行10h的退火处理，随后双面镜面抛光为厚度3mm的透明陶瓷片。最后将实施例1中两种方法获得的方形Y2O3陶瓷片加工成尺寸为3mm×4mm×36mm的试条用于抗弯强度的测试，测试结果见表1。实施例2称取300g六水合硝酸钇加入到500ml去离子水中，在磁力搅拌器上80℃进行加热搅拌，直至原料全部溶于溶剂中得到无色透明的溶液；继续加热搅拌硝酸钇溶液直至溶剂挥发后获得粘稠胶状的含钇低聚物。将含钇低聚物放入氧化铝坩埚中于马弗炉中空气条件下800℃进行4h的煅烧获得高活性纳米Y2O3粉体。利用行星式球磨机对纳米Y2O3粉体进行48h的球磨然后过200目网筛获得高分散性纳米Y2O3粉体。称取35g纳米Y2O3粉体原料预压成50mm×70mm的方片，然后进行210MPa冷等静压处理获得陶瓷素坯；将陶瓷素坯在马弗炉中1300℃煅烧5h获得预烧结坯体；将预烧结陶瓷坯体放入热等静压炉中，加压至200Mpa，然后以5℃/min的升温速率升温至1300℃并在该温度下保温保压5h，最后以10℃/min的速率降温至室温获得陶瓷样品；将陶瓷样品在1000℃条件下进行10h的退火处理并进行抛光，获得厚度3mm小晶粒Y2O3陶瓷。实施例3称取300g六水合硝酸钇加入到500ml去离子水中，在磁力搅拌器上80℃进行加热搅拌，直至原料全部溶于溶剂中得到无色透明的溶液；继续加热搅拌硝酸钇溶液直至溶剂挥发后获得粘稠胶状的含钇低聚物。将含钇低聚物放入氧化铝坩埚中于马弗炉中空气条件下700℃进行3h的煅烧获得高活性纳米Y2O3粉体。利用行星式球磨机对纳米Y2O3粉体进行48h的球磨然后过200目网筛获得高分散性纳米Y2O3粉体。称取35g纳米Y2O3粉体原料预压成50mm×70mm的方片，然后进行210MPa冷等静压处理获得陶瓷素坯；将陶瓷素坯在马弗炉中1400℃煅烧3h获得预烧结坯体；将预烧结陶瓷坯体放入热等静压炉中，加压至200Mpa，然后以5℃/min的升温速率升温至1350℃并在该温度下保温保压3h，最后以10℃/min的速率降温至室温获得陶瓷样品；将陶瓷样品在1000℃条件下进行10h的退火处理并进行抛光，获得厚度3mm小晶粒Y2O3陶瓷。实施例4称取300g六水合硝酸钇加入到500ml去离子水中，在磁力搅拌器上80℃进行加热搅拌，直至原料全部溶于溶剂中得到无色透明的溶液；继续加热搅拌硝酸钇溶液直至溶剂挥发后获得粘稠胶状的含钇低聚物。将含钇低聚物放入氧化铝坩埚中于马弗炉中空气条件下600℃进行5h的煅烧获得高活性纳米Y2O3粉体。利用行星式球磨机对纳米Y2O3粉体进行48h的球磨然后过200目网筛获得高分散性纳米Y2O3粉体。称取35g纳米Y2O3粉体原料预压成50mm×70mm的方片，然后进行210MPa冷等静压处理获得陶瓷素坯；将陶瓷素坯在马弗炉中1500℃煅烧2h获得预烧结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小晶粒Y2O3陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)制备高活性纳米Y2O3粉体：a)将硝酸钇加入到去离子水中形成硝酸钇溶液，并进行加热搅拌直至溶剂挥发，得到粘稠胶状的含钇低聚物；b)将所述的含钇低聚物在空气条件下500‑800℃进行煅烧，煅烧时间为2‑5h，获得高活性纳米Y2O3粉体；c)对获得的纳米Y2O3粉体进行球磨和过筛处理提高粉体的分散性；2)将所述的纳米Y2O3粉体压片成所需形状及尺寸，获得陶瓷素坯；3)所述陶瓷素坯在空气条件下1300‑1500℃，进行2‑5h的煅烧，获得预烧结坯体；4)所述的预烧结陶瓷坯体在1300‑1400℃，进行2‑5h的热等静压处理，获得陶瓷样品；5)对所述的陶瓷样品在空气条件下1000℃进行10h退火；6)对所述退火后的陶瓷样品进行双面抛光，获得小晶粒Y2O3陶瓷产品。

【技术特征摘要】
1.一种小晶粒Y2O3陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)制备高活性纳米Y2O3粉体：a)将硝酸钇加入到去离子水中形成硝酸钇溶液，并进行加热搅拌直至溶剂挥发，得到粘稠胶状的含钇低聚物；b)将所述的含钇低聚物在空气条件下500-800℃进行煅烧，煅烧时间为2-5h，获得高活性纳米Y2O3粉体；c)对获得的纳米Y2O3粉体进行球磨和过筛处理提高粉体的分...

【专利技术属性】
技术研发人员：邾强强，张龙，冯明辉，许杨阳，胡旭，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31